Skript zur Vorlesung Physik Teil 1 (Sommersemester) und Teil 2 ...

Skript zur Vorlesung Physik 1 und Physik 2 Seite 135
Prof. Dr. P. Kaul, Fachbereich Biologie Chemie und Werkstofftechnik,
Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg
Q1 und Q2 sind die beiden (Punkt)-Ladungen, die im Abstand r12 voneinander entfernt sind. Wie Richtung
der Kraftwirkung liegt auf der Verbindungslinie r12 zwischen beiden Ladungen und ist von den Vorzeichen
beider Ladungen abhängig.
Vergleich zwischen Coulombkraft und Gravitationskraft
Ursache
Kraftrichtung
Stärke
Abschirmbarkeit
Bedeutung
Coulombkraft
1 Q Q r
1 ⋅Q
r
1 ⋅ 2 12
F = 12
2
πε r r
4 4πε 0 12
12
zwei Ladungen
Anziehung und
Abstoßung
groß
ja
Zusammenhalt
der Atome
Gravitationskraft
m m r
1 ⋅m
r
1 ⋅ 2
F 12 = γ 2
r
r
12
12
12
zwei Massen
Anziehung
klein
nein
Zusammenhalt
des Universums
Influenz: Durch die elektrostatische Kraftwirkung werden freie Ladungen entsprechend ihrem Vorzeichen
verschoben. Auf diese Weise ist eine Ladungstrennung möglich.
7.1.2 Elektrisches Feld von Punktladungen
Betrachtet wird eine Punktladung (Probeladung), die sich räumlich entfernt von anderen Punktladungen
befindet. Je nach Ort der Probeladung erfährt diese eine resultierende Kraft, die durch die anderen Ladun-
gen ausgeübt wird.
F ges,0
• Die resultierende Kraft ist abhängig vom Ort der Probeladung
• Die Wirkung auf die Probeladung ist abhängig von dem elektrischen
Feld, welches durch die drei anderen Ladungen erzeugt wird.
F
E =
ortsabhängiges elektrisches Feld: ( x,
y,
z)
( x,
y,
z)
In der Physik wird meist der Feldbegriff verwendet, um verschiedene
Wechselwirkungen zu beschreiben. Das Feld breitet sich im gesamten Raum aus und die Stärke der Wech-
selwirkung ist abhängig von der Größe des Feldes. Ferner kann ein Feld eine zeitliche Abhängigkeit aufwei-
sen.
F 20
F 30
F 10
Q 0
Q 3
Q 1
Q 2
Beispiel: Gravitationsfeld, Wirkung der Gravitationskraft auf eine Probemasse in Anwesenheit anderer
Massen, die dieses Feld erzeugen.
Gewichtskraft: G = m⋅ g , g ist das Gravitationsfeld, das durch die Erde erzeugt wird.
Q
0